溫補晶振振蕩器的發(fā)展

溫補晶振由普通化轉(zhuǎn)換成小型化是一個過程,在近十幾年中得到穩(wěn)定長足發(fā)展，其中在精密TCXO的研究開發(fā)與生產(chǎn)方面，日本居主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20 以上，目前的主流的產(chǎn)品降至0.4 ，超小型化的TCXO器件體積僅為0.27。

在30年中，TCXO的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產(chǎn)的表面貼裝TCXO厚度由4mm降至2mm，在振蕩啟動4ms后即可達到額定振蕩幅度的90%。金石（KSS）集團生產(chǎn)的TCXO頻率范圍為2～80MHz，溫度從－10℃到60℃變化時的穩(wěn)定度為±1ppm或±2ppm；數(shù)字式TCXO的頻率覆蓋范圍為0.2～90MHz，頻率穩(wěn)定度為±0.1ppm（－30℃～ 85℃）。日本東澤通信機生產(chǎn)的TCO－935/937型片式直接溫補型TCXO晶振，頻率溫度特性（點頻15.36MHz）為±1ppm/－20～ 70℃，在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm，輸出正弦波波形（幅值為1VPP），電流損耗不足2mA，體積1 ，重量僅為1g。PiezoTechnology生產(chǎn)的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝，正弦波或邏輯輸出，在－55℃～85℃范圍內(nèi)能達到±0.25～±1ppm的精度。

溫補振蕩器類型

（1）直接補償型 直接補償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成的溫度補償電路，在振蕩器中與石英晶體諧振器振子串聯(lián)而成的。在溫度變化時，熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯(lián)電容容值相應(yīng)變化，從而抵消或削減振蕩頻率的溫度漂移。該補償方式電路簡單，成本較低，節(jié)省印制電路板（PCB）尺寸和空間，適用于小型和低壓小電流場合。但當要求晶體振蕩器精度小于±1pmm時，直接補償方式并不適宜。

（2）間接補償型 間接補償型又分模擬式和數(shù)字式兩種類型。模擬式間接溫度補償是利用熱敏電阻等溫度傳感元件組成溫度－電壓變換電路，并將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變?nèi)荻O管上，通過晶體振子串聯(lián)電容量的變化，對晶體振子的非線性頻率漂移進行補償。該補償方式能實現(xiàn)±0.5ppm的高精度，但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數(shù)字化間接溫度補償是在模擬式補償電路中的溫度—電壓變換電路之后再加一級模/數(shù)（A/D）變換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。該法可實現(xiàn)自動溫度補償，使晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度非常高，但具體的補償電路比較復(fù)雜，成本也較高，只適用于基地站和廣播電臺等要求高精度化的情況。

溫補振蕩器的優(yōu)點

       溫補晶體振蕩器研制項目是根據(jù)產(chǎn)品需求，我司比照國外某公司系列晶體振蕩器的性能指標，開展實現(xiàn)插拔替換的國產(chǎn)化替代研制項目。該晶振采用全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計并對電路進行優(yōu)化，實現(xiàn)了溫補晶體振蕩器的小型化，產(chǎn)品的封裝和安裝面積與進口產(chǎn)品一致，可以實現(xiàn)與進口產(chǎn)品的插拔替換，而且高度相比進口同類產(chǎn)品降低了兩毫米。該晶振的頻率溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)相位噪聲都達到了較高的水平，還具有抗輻照、抗靜電、產(chǎn)品可靠性高，抗振性好等特點，性能指標已經(jīng)達到或超過了同類進口產(chǎn)品。

什么叫溫補振蕩器的滯變效應(yīng)和微擾效應(yīng)

滯變效應(yīng)（完整溫度循環(huán)）[3]在一個完整的穩(wěn)態(tài)環(huán)境溫度測試循環(huán)中觀察到的,溫補晶體振蕩器頻率溫度特性不可重復(fù)的一種熱致效應(yīng)（指標多為≤±0.1ppm～≤±0.6ppm）。滯變效應(yīng)較為簡單的計算方法是只計算一個完整穩(wěn)態(tài)環(huán)境溫度測試循環(huán)前后 25℃時輸出頻率的差值。

微擾效應(yīng)：主要是由于晶體諧振器制造缺陷造成的,溫補晶體振蕩器輸出頻率圍繞其光滑頻率溫度特性曲線存在跳點的效應(yīng)（指標多為≤±0.1ppm～≤±1.0ppm）。微擾效應(yīng)一般不做100％參數(shù)測試,廠家通常采用另外一種有效的方法,即通過篩選微擾效應(yīng)小的晶體揩振器來做到設(shè)計參數(shù)的保證。